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人工関節インプラント周囲骨溶解における破骨細胞誘導機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K10957
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

中村 美穂  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 非常勤講師 (40401385)

研究分担者 山下 仁大  東京医科歯科大学, 歯学部, 非常勤講師 (70174670)
堀内 尚紘  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード破骨細胞 / 人工関節 / 骨溶解
研究成果の概要

本研究は、人工関節インプラント周囲の骨溶解メカニズム解明に取り組み、骨溶解防止・治療に役立つマテリアルデザインに応用することを目指した。インプラント周囲結合組織の電子顕微鏡解析により金属摩耗粉の表面および粒子内部の化学的組成を特定した。病理組織学的解析により、摩耗粉周囲に集積した細胞の種類を特定した。また、人工関節周囲の応力遮蔽部位における骨塩の材料学的解析を行い、炭酸含有量、電気的エネルギーを比較検討することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人口の急速な高齢化に伴い、骨粗鬆症等が原因の人工関節置換例が増加している。人工関節置換術は20世紀に開発された整形外科治療で最も成功している治療法のひとつとして評価されている。しかし、近年、人工関節のゆるみが進行し、再置換が必要となる症例が増加している。本研究では、人工関節周囲でゆるみを引き起こす原因の一つである骨溶解に着目した。本研究成果に基づき、骨溶解機構を解明することで、骨溶解防止のための新しいバイオマテリアルデザインに寄与することが期待される。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 9件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 20件、 招待講演 22件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] トゥルク大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu/Faculty of Medicine/Department of Anatomy and Cell Biology(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Turku/Faculty of Medicine/Institute of Biomedicine(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu(Finland)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Surface Electric Fields Increase Human Osteoclast Resorption through Improved Wettability on Carbonate-Incorporated Apatite2021

    • 著者名/発表者名
      Bergara-Muguruza Leire、M?kel? Keijo、Yrj?l? Tommi、Salonen Jukka、Yamashita Kimihiro、Nakamura Miho
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 49 ページ: 58270-58278

    • DOI

      10.1021/acsami.1c14358

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inhibition of osteoclast activities by SCPC bioceramic promotes osteoblast-mediated graft resorption and osteogenic differentiation.2021

    • 著者名/発表者名
      El-Ghannam A, Nakamura M, Muguruza LB, Sarwar U, Hassan M, Fotawi RAI, Horowitz R.
    • 雑誌名

      J Biomed Mater Res

      巻: - 号: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1002/jbm.a.37167

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and elemental characterization of glass and ceramic particles for bone surgery2021

    • 著者名/発表者名
      Sirkia Saara V.、Nakamura Miho、Qudsia Syeda、Siekkinen Minna、Sm?tt Jan-Henrik、Peltonen Jouko、Heino Terhi J.、Hupa Leena、Vallittu Pekka K.
    • 雑誌名

      Dental Materials

      巻: 37 号: 9 ページ: 1350-1357

    • DOI

      10.1016/j.dental.2021.06.004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Polymer for Application as a Matrix Phase in a Concept of In Situ Curable Bioresorbable Bioactive Load-Bearing Continuous Fiber Reinforced Composite Fracture Fixation Plates.2021

    • 著者名/発表者名
      Plyusnin A, He J, Elschner C, Nakamura M, Kulkova J, Spickenheuer A, Scheffler C, Lassila LV.J, Moritz N.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 号: 5 ページ: 1256-1256

    • DOI

      10.3390/molecules26051256

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced new bone formation in canine maxilla by a graft of electrically polarized β-tricalcium phosphate2020

    • 著者名/発表者名
      Nohara Kohei、Itoh Soichiro、Akizuki Tatsuya、Nakamura Miho、Fukuba Shunsuke、Matsuura Takanori、Okada Munehiro、Izumi Yuichi、Iwata Takanori、Yamashita Kimihiro
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials

      巻: - 号: 7 ページ: 2820-2826

    • DOI

      10.1002/jbm.b.34612

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteoclasts secrete osteopontin into resorption lacunae during bone resorption2019

    • 著者名/発表者名
      Luukkonen Jani、Hilli Meeri、Nakamura Miho、Ritamo Ilja、Valmu Leena、Kauppinen Ky?sti、Tuukkanen Juha、Lehenkari Petri
    • 雑誌名

      Histochemistry and Cell Biology

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 475-487

    • DOI

      10.1007/s00418-019-01770-y

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Peripheral blood monocytes show increased osteoclast differentiation potential compared to bone marrow monocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Kylm?oja Elina、Nakamura Miho、Turunen Sanna、Patlaka Christina、Andersson G?ran、Lehenkari Petri、Tuukkanen Juha
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 4 号: 9 ページ: e00780-e00780

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2018.e00780

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gap junctional communication is involved in differentiation of osteoclasts from bone marrow and peripheral blood monocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Kylmaoja E, Nakamura M, Kokkonen-Puuoer H, Veli-Pekka R, Lehenkari, P, Tuukkanen J.
    • 雑誌名

      Helion

      巻: 4 号: 5 ページ: e00621-e00621

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2018.e00621

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A critical phenomenon of phase transition in hydroxyapatite investigated by thermally stimulated depolarization currents.2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi N, Iwasaki Y, Nozaki K, Nakamura M, Hashimoto K, Nagai A, Yamashita K.
    • 雑誌名

      J Am Ceram Soc

      巻: 100 号: 2 ページ: 501-505

    • DOI

      10.1111/jace.14620

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystallization of Calcium Phosphate in Agar Hydrogels in the Presence of Polyacrylic Acid under Double Diffusion Conditions.2017

    • 著者名/発表者名
      Wada N, Horiuchi N, Nishio M, Nakamura M, Nozaki K, Nagai A, Hashimoto K, Yamashita K.
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des

      巻: 17 号: 2 ページ: 604-611

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b01453

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydroxyapatite as a nanomaterial for tissue engineering and drug therapy.2017

    • 著者名/発表者名
      Tuukkanen J, Nakamura M.
    • 雑誌名

      Curr Pharm Design

      巻: 23 号: 26 ページ: 3786-3793

    • DOI

      10.2174/1381612823666170615105454

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 無機エレクトレットによるバイオミネラリゼーションの制御2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大.
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 31 ページ: 49-56

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] バイオセラミックスの高機能化2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大
    • 雑誌名

      PHOSPHORUS LETTER

      巻: 88 ページ: 402-409

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ポーリングによるバイオセラミックスの高機能化2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大.
    • 雑誌名

      FC report

      巻: 35 ページ: 52-57

    • NAID

      40021193413

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of surface wettability and cellular interactions by bioceramic eletcrets.2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      he 14th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (Pacrim13)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Designed biomaterials to mimic the mechanical properties of bone.2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      International Workshop Bioelectronic Medicine
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new concept of hydroxyapatite for bone regeneration -nano structure and response to mechanical strain2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      The 16th International Workshop on Biomaterials in Interface Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Material and biological studies on ceramic biomaterials for bone regeneration.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M, Yamashita K.
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Bones for tissue regeneration.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      International Forum on Research Promotion 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activation of bone cells by piezoelectricity and nanocrystals in bone matrix.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      The 13rd Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (Pacrim13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Finland is a pioneer in gender equality2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      The 13rd Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (Pacrim13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new concept for hydroxyapatite in bone remodeling; the nano structure and response to mechamical strain.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      4th International Conference on Innovations in Biomaterials, Biomanufacturing, and Biotechnologies (Bio-4)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding of interactions between cells and polarized bioceramics.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      Signaling Biomaterials Research Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activation of osteogenic cells by piezoelectricity and nanocrystals in bone matrix.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      MRS 2019 Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Bones for tissue regeneration; Multidisciplinary collaborations between Finland and Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      JSPS Alumni Meeting in Finland 10-year anniversary ceremony
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of material characteristics in regulating bone cell differentiation.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M, Hentunen T, Salonen J, Yamashita K.
    • 学会等名
      Annual Meeting of Scandinavian Society for Biomaterials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Artificial bones for tissue regeneration- Multidisciplinary collaborations between Finland and Japan.2019

    • 著者名/発表者名
      Miho Nakamura.
    • 学会等名
      All Alumni Meeting- the 100-year anniversary of diplomatic relations between Finland and Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding of cell-bioceramic interactions in terms of materials science.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M.
    • 学会等名
      30th Symposium and Annual Meeting of the International Society for Ceramics in medicine (Bioceramics30)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydroxyapatite with high carbonate substitutions promotes osteoclast resorption.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M
    • 学会等名
      GC Symposium on "Bone regeneration and biomaterials with an emphasis of periodontal and peri-implant bone defects"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Banked bone intended for clinical use contains stored piezoelectrical energy.2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Nakamura, Kimihiro Yamashita, Petri Lehenkari.
    • 学会等名
      Finland-Japan Workshop: The next generation medical engineering in biomaterials.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of cell function by piezoelectricity of collagen fibrils and nano crystals in bone matrix.2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Nakamura, Petri Lehenkari, Kimihiro Yamashita.
    • 学会等名
      Frontier 2018 Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface free energy predominates in cell adhesion to ceramic biomaterials.2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Nakamura, Hiroshi Ando, Saki Namba, Takeshi Toyama, Nobuyuki Nishimiya, Petri Lehenkari, Juha Tuukkanen, Kimihiro Yamashita.
    • 学会等名
      29th European Conference on Biomaterials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アパタイトミネラルに蓄積された電気的エネルギ-による細胞機能制御.2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂、堀内尚紘、山下仁大.
    • 学会等名
      学際・国際的高度人材養成ライフイノベ-ションマテリアル創製共同研究プロジェクト(6大学連携プロジェクト)公開討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨再生医療材料の表面科学と細胞制御.2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂.
    • 学会等名
      日本再生医療学会.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Surface electric fields of bioceramic electrets promote cell adhesion.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M, Yamashita K.
    • 学会等名
      42nd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new concept for hydroxyapatite in bone remodeling-the nano structure and response to mechanical strain.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M.
    • 学会等名
      34th Annual Meeting for southern biomedical engineering conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アパタイトミネラルに蓄積された電気的エネルギ―による細胞機能制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂、堀内 尚紘、山下仁大.
    • 学会等名
      学際・国際高度人材育成ライフイノベ―ションマテリアル創製共同研究プロジェクト公開討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨再生医療材料の表面科学と細胞制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分極ゼオライトの電気特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂、米山祥平、吉田直哉、大倉利典、山下仁大
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018 年年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydroxyapatite with high carbonate substitutions promotes osteoclast differentiation through osteocyte-like cells.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita.
    • 学会等名
      Finnish Bone Society Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Banked bone intended for clinical use as an electrical energy resourvoir.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita, J. Tuukkanen, P. Lehenkari.
    • 学会等名
      Finnish Bone bank meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding of cell-biomaterial interactions in terms of surface and materials science.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita.
    • 学会等名
      International Symposium on Biomedical and Environmental Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydroxyapatite with high carbonate substitutions promotes osteoclast formation in vitro and in vivo.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, R.Hiratai, T. Hentunen, J. Salonen, K. Yamashita.
    • 学会等名
      European Society for Biomaterials 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオマテリアル表面科学に着目した基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂.
    • 学会等名
      無機リン産学連携講座
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトン伝導を利用したセラミックエレクトレット2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘,野崎 浩佑,中村 美穂,永井 亜希子,山下 仁大,遠山 岳史.
    • 学会等名
      平成28年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] カルボン酸を用いた板状水酸アパタイトの合成.2017

    • 著者名/発表者名
      堀内尚紘,野崎浩佑,中村美穂,永井亜希子,山下仁大
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第 134 回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水酸アパタイトエレクトレットの特性に与える焼結条件の影響2017

    • 著者名/発表者名
      大塚 啓介, 堀内 尚紘, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大.
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第 30 回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二価のカルボン酸を用いた板状水酸アパタイトの水熱合成2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第 30 回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面分極を利用した水酸アパタイトエレクトレットの作製とその帯電特性2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 大塚 啓介, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      第 37 回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱刺激脱分極電流法を用いたハイドロキシアパタイトエレクトレットの特性評価.2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 大塚 啓介, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      第 39 回 バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Handbook of Solid State Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi N, Nakamura M, Wada N, Yamashita K, Nagai A.
    • 総ページ数
      3756
    • 出版者
      Wily
    • ISBN
      9783527325870
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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